基于风洞试验的大跨航站楼屋盖风振响应分析

大跨屋盖结构对风荷载十分敏感,但尚无统一的规范计算方法。因此,对某机场航站楼进行了刚性模型测压风洞试验,得到大跨航站楼屋盖表面的平均、脉动风压系数。对其分布特性进行了研究,并讨论了周边建筑对结构表面风压分布的影响。对屋盖进行了风振响应时程分析,得到了脉动风荷载作用下此类大跨度屋盖在各个风向角的响应规律。结果表明,屋盖各区域的最不利风向角是各自的迎风角度;上游周边建筑对屋盖有遮挡效应,会减小屋盖表面的平均风压;屋盖开洞周边的风振响应较大;为该类结构抗风设计提供了参考。     

半月拱形大跨度屋盖的风荷载干扰效应研究

以某半月拱形大跨度屋盖体育场为背景,采用刚性模型的风洞试验和上、下表面同时测压技术,对该体育场屋盖上、下表面的风荷载进行了研究。通过在屋盖上、下表面布置测点,获得不同风向角时屋盖上、下表面各测点的风压系数。对比分析了在有、无上游建筑物遮挡时屋盖表面的综合风压,以及上游建筑物对该体育场屋盖上、下表面风压的影响。研究结果表明:体育场屋盖的风荷载主要以向上的风吸力为主,屋盖迎风支座处正压较大,最大风压系数达1.4,悬挑处负压较大,最大负风压系数达-2.0。在不同风向角下,上游建筑物对屋盖表面风荷载的干扰效应有所不同,在60°风向角下,干扰效应最为明显。     

某会展中心风洞试验研究

通过对某会展中心北侧两个大跨波浪形悬挑屋盖的风洞试验研究,讨论了典型风向下屋盖的平均风压分布,同时对全风向角下屋盖平均风压、脉动风压与极值风压的分布进行了研究,并进一步探讨底部开敞对悬挑屋盖风荷载的影响。试验研究表明:屋盖整体以负压为主,除在迎风向的屋盖悬挑区域外,其他区域风压较小;屋盖局部特殊的体型可能产生"兜风效应",从而显著增大风压;而底部开敞造成的"窄管效应"会显著增大开敞区域的风荷载,同时由于底部开敞减弱了气流的堵塞作用,使屋盖上表面风吸力有所减弱,对下表面风压力影响不大;总体而言,屋盖悬挑端在迎风向的体型系数基本在-1.5至-1.8范围。     

某体育场环状悬挑屋盖风载特性试验

针对缩尺比为1∶200的某体育场刚性模型开展风洞测压试验,研究悬挑屋盖表面风压分布特征及其风载变化规律.结果表明:对屋盖整体而言,其上下表面均受风吸力作用且二者随风向角的变化呈相同的变化趋势；来流上游屋盖表面净平均风压系数趋于0,来流下游屋盖表面净平均风压系数为负值,屋盖总体受到向上的升力；来流下游屋盖内缘迎风区域的风压波动强烈,净脉动风压系数远大于其他区域；净极小值风压系数分布规律与净脉动风压系数分布规律一致,均在来流下游屋盖内缘迎风区域达到最大值,抗风设计中应对该区域进行加强     

大型多指廊屋盖风荷载非高斯特性风洞试验研究

基于我国大型机场航站楼(指廊间最大距离约1 500 m)的刚性测压风洞试验,采用高阶统计量方法和柯莫哥罗夫-斯米尔诺夫假设检验方法(K-S法)分析了大型多指廊屋盖表面风压的非高斯特性以及周边建筑对屋盖表面风压分布特性的干扰效应.研究结果表明:周边建筑对屋盖表面风压分布特性的干扰效应总体不显著,极值负压略有减小;大型多指廊屋盖表面风压基本为负压,在屋檐及转角区域的负压值较其他区域更大.高阶统计量方法划分的非高斯区其结果比较分散,同一区域存在不连续情况,且部分区域划分结果对风向角不敏感,而K-S方法划分的非高斯区域连续且覆盖范围与风洞试验分析得到的风压分布规律比较吻合.最后,本研究的风洞试验结果表明:大型多指廊屋盖结构在迎风屋檐、转角等区域表现出明显的非高斯特性,应在我国大型屋盖结构风荷载规范中予以考虑,采用改进的峰值因子估计方法,并宜按非高斯性分区适度提高峰值因子取值.     

大跨屋盖风载特性风洞试验研究

对基于缩尺比为1:250某大跨建筑在B类地貌下进行了25个不同风向角下的刚性模型测压试验,分析了屋盖结构表面风荷载特性.试验结果表明:全风向角下,屋盖表面均受风吸力作用且各升力系数随风向角变化趋势一致;来流下游区域屋檐受再附剪切层和尾流的影响,受脉动风压与负压较强;45°风向角下脉动与极值风压系数最大值大于其他风向角,为最不利风向角.     

义乌游泳馆屋盖风荷载的试验研究

义乌游泳馆采用凹形屋盖,对这种屋盖结构的风荷载研究还比较少.为此,制作了比例为1:100的刚性模型,采用同步测压技术,进行了义乌游泳馆凹形屋盖的风压测量,得到了其屋盖上的平均风压系数分布并与凸形屋盖的试验结果进行比较.结果表明:凹形屋盖上的“吸力”要远大于凸形屋盖上的“吸力”;迎风向挑棚上、下表面压力出现不利的负相关,应引起设计人员的注意;周边建筑对义乌游泳馆屋盖风荷载的影响不大.最后还给出了义乌游泳馆屋盖上的前10个最小极值风压.     

大跨度屋面风压分布拟合公式及风荷载取值

风流经大跨度屋面结构时会产生复杂的气流分离及再附着，因而大跨度屋盖表面的风压分布较为复杂，从迎风前缘区域到尾部的风压变化 梯度很大，这使得仅仅采用一个体型系数很难反映屋面的风荷载。为了既简洁而又准确地表达屋面风荷载，提出了风压分布的二维几何平面拟合方法及拟合公式，并进一步提出了二维几何平面及风向角的三维拟合方法及拟合公式。最后根据屋面风压分布规律，将屋面分成9个区域并给出各区域的风压系数。     

椭球形多曲面组合屋盖结构风荷载特性研究

为了探究带有明显台阶的椭球形多曲面组合屋盖结构的风压分布特征,对某体育馆进行了刚体模型测压试验与CFD数值模拟,并通过数值模拟,研究了两种与该体育馆特征尺寸一致但曲面组合形式不同的屋盖风压。研究结果表明:①屋盖表面风荷载以吸力为主,迎风侧屋顶局部区域存在正压力,最大负吸力出现于迎风侧曲面台阶处;②采用RNG k-ε湍流模型能够较好的模拟流场中的分离现象,较为精确的模拟多曲面组合屋盖结构的平均风压;③当曲面组合有明显台阶时,迎风侧曲面台阶上边缘受到的吸力较大,无明显台阶时,曲面屋顶的风压分布较均匀,屋顶的吸力较小,风荷载最不利位置出现在屋顶曲面组合台阶边缘位置。     

复杂体型大跨屋盖表面风压分布的试验研究

通过对吉林火车站的刚性模型风洞试验研究,得到了屋盖表面的平均风压系数、脉动风压系数等值线分布图,对其风压分布特性做了详细的分析.研究结果表明:大跨屋盖结构表面主要呈现负风压(风吸力),主站楼在迎风区屋檐、悬挑区域及屋面凸起的天窗位置气流分离较大,出现较大的负风压系数;由于站台雨篷四周开敞,气流流经站台雨篷时较为顺畅,气...     

凤凰传媒中心刚性模型的风洞试验

通过对凤凰传媒中心刚性模型的风洞试验,分析研究了这种非大变形柔性的大跨屋盖结构的风压分布特性,得到了在不同风向角下外围壳体和中庭悬索膜结构表面的平均风压系数.结果表明:外围壳体的风压,除环形外侧主要正迎风面和环形内侧的小部分迎风面为正压外,大部分都为吸力;中庭悬索膜结构表面主要以吸力为主.     

三心圆柱面煤棚风荷载分布规律的数值模拟研究

三心圆柱面干煤棚网壳结构对侧向风荷载作用十分敏感,其封闭形式对风载体型系数的影响也尤为重要,因此,对其表面风荷载分布规律的研究具有十分重要的工程意义.本文基于ANSYS CFX 19R2软件,采用RNG k-ε湍流模型,对宣城某三心圆柱面干煤棚网壳结构进行风洞试验数值模拟,分别得到在不同风向角工况下,全封闭式(两端山墙)、半封闭式(只有一端山墙)和敞口式(无山墙)网壳结构表面风压系数分布规律.研究表明:全封闭时,网壳顶部体型系数较大,而端口顶部负风压较大;半封闭时,开口处位于迎风区和背风区内压分别为正值与负值;敞口时,风荷载对结构影响较小.     

起伏地形下复杂形体大跨网格结构风压与等效静风荷载数值模拟

以大跨空间建筑结构实际工程为对象,数值模拟分析复杂形体大跨网格结构在起伏地形下的风压分布、风载体型系数和等效静风荷载.运用Fluent软件计算不同风向角下的结构风载体型系数,发现风向角对结构风载体型系数影响较大.基于谐波叠加法模拟生成风速时程并转化为风压时程,采用ANSYS软件建立结构有限元模型,施加模拟所得的风压时程和风载体型系数,分析结构风致动力效应.定义风振动力放大因子以考虑共振响应的影响,并将其与特定时刻的瞬时风压分布相结合以形成结构的等效静风荷载.数值计算分析了基于基底竖向反力最小值的等效静风荷载及其分布.     

大跨屋盖结构荷载风振系数研究

以株洲体育中心大跨屋盖为背景,基于刚性模型测压试验的脉动风荷载时程,通过有限元方法在时域内对大跨屋盖结构进行分析,研究不同情况下结构的荷载风振系数和位移风振系数及其变化规律.研究表明:在同一风向角下,大跨屋盖结构的荷载风振系数对位置变化较敏感,偏于安全可以取荷载风振系数较大值,同时屋盖悬挑前缘节点荷载风振系数值较大.     

突然开孔对平屋盖结构静动力风荷载的影响

采用刚性模型和气动弹性模型风洞试验,研究迎风面突然开孔对平屋盖结构静动力风荷载的影响.根据试验结果,分析了开孔前后平屋盖结构的平均风压系数、均方根风压系数和风振响应的变化规律,提出了开孔结构平屋盖净风压的计算方法,以及平屋盖风振系数的简化处理方法.研究表明:迎风面突然开孔会大幅增大平屋盖结构的静动力风荷载,在结构设计中必须考虑内外压的联合作用及相应的风致动力效应,但静动力风荷载的比值变化不大,因此仍可沿用封闭结构的风振系数.     

毡房结构与风压作用特征分析

介绍了哈萨克族毡房的结构组成,分析了毡房结构在竖向荷载作用下受力的合理性。针对毡房存在的抗风问题,采用FLUENT软件,建立毡房在风作用下的流体分析模型。建筑周围流场的绕流特性表明:由于毡房连贯流畅的流线曲面,极大地减少了风阻力。毡房表面的风压系数分布显示,在风荷载作用下,迎风面和背风面均受风压力作用;屋面整体受风吸力作用,极值出现在球冠形天窗处,且受θ角影响显著,在风荷载作用下此处有被局部掀起的可能,应对天窗处风载作用下的安全性予以重视。     

大跨开合屋盖表面风压特性试验

为了研究大跨开合屋盖风荷载特性以及屋盖开洞对风荷载分布的影响,设计了一个可改变屋盖开合的大跨结构模型,并在大气边界层风洞中开展了不同流场与不同开合工况下的刚性模型测压试验,获得了表面风压分布时程数据。详细分析了建筑表面平均风压系数与脉动风压系数,深入讨论了屋面开合对风压分布的影响。研究结果表明,当来流垂直于屋盖前缘时,形成明显的柱状涡,随着来流角度增大,在屋盖角部形成锥形涡,在45°斜风下锥形涡达到最强;受到特征湍流的作用,均匀流场下屋盖表面的平均风吸力较大;随着湍流强度的提高,受到来流湍流的抑制作用,风压系数有所降低,在C类流场下最为明显;屋面开口降低了孔口附近平均风压,而脉动风压则有所增大。     

大长宽比平单轴光伏板风荷载试验研究

针对大长宽比的平单轴光伏板风荷载特性展开风洞试验研究，分别考虑了单体和阵列布置形式、0°至60°下7种光伏板倾角和7个来流风向，分析了光伏板的最不利来流风向、单体模型和阵列模型的风荷载分布，讨论了阵列布置时风荷载的干扰效应，与四个国家或地区的抗风规范进行了对比并给出了分区体型系数建议值. 研究发现：0°与180°为光伏面板阻力和倾覆弯矩的最不利风向；局部体型系数的分布及大小、绕转轴的弯矩系数和整体体型系数受到光伏板倾角及来流风向的影响. 对于绕转轴倾覆弯矩系数，小倾角的平单轴光伏板相对于大倾角的平单轴光伏板数值更大，对于光伏面板阻力，大倾角的平单轴相对于小倾角的平单轴光伏板更不利. 局部体型系数分布沿来流风方向呈现梯度变化，气流分离导致迎风拐角位置处的局部风荷载发生剧烈变化且出现极大值.     

大跨距仓棚结构表面风压分布特性试验研究

结合某一跨度82m、高度30.8m的实际仓棚工程,通过风洞试验研究了不同风向角、端部敞开或封闭的结构形式以及是否考虑周边建筑及地形等情况下仓棚表面的风荷载分布规律.研究结果表明:斜风作用下仓棚抗风更为不利,端部的敞开或封闭对仓棚结构的风荷载分布有较大影响,端部局部区域存在较为明显的风压增强现象,周边建筑及地形的存在使得仓棚表面风压的分布更为复杂.结合仓棚表面风压分布特点以及结构抗风验算的不利状态,将仓棚表面划分为5个特征区域,并给出了可用于工程抗风设计的分块体型系数建议取值.     

周边建筑对体育馆屋盖和幕墙风荷载的干扰

分析张家界体育中心体育馆的风洞测压数据,分别考虑无周边建筑和有周边建筑2种情况,以屋盖和幕墙的风压为研究对象,研究周边场馆对屋盖和幕墙风荷载的干扰影响;采用干扰因子分析法和多阶模态力法分析屋盖等效风荷载.分析表明:在干扰影响下,屋盖峰值负压的干扰因子达到1.5,峰值正压的干扰因子达到5;干扰影响下的幕墙最不利风压集中位置为干扰体周边的幕墙凹陷处和干扰体周边的幕墙拐角处.